摘 要：本文通过焊枪实际实验操作分析，明确了中厚钢板焊接坡口角度的极限值;并同时通过计算，列出中厚钢板V型，X型坡口对于熔敷金属量，评估各种厚度钢板在保证焊接质量前提下，哪种坡口形式更易于焊接操作，节省焊材、工时及制造成本。
　　关键词：气保焊;埋弧焊;坡口形式;熔敷金属量;对接焊缝
　　一、背景
　　焊接手册及国内外标准对于在中厚钢板的对接焊接坡口只有一个大概的40°～ 60°之间推荐坡口尺寸及形式，没有规定明确的坡口形式及尺寸。在生产过程中大部分焊接工程师都可能没有时间做一次清晰实验及对比，因而造成各厂工程师照搬焊接手册及标准设计坡口形式，同样的厚度钢板各厂及每个工程师设计坡口的形式也是各式各样，有些坡口较小难于焊接，有些坡口太大，增加了焊接熔敷金属量，造成各种浪费及增加焊接变形风险。
　　经计算发现同样的焊接条件下60°坡口比40°坡口的焊接熔敷量平均增加超过50%，这对于制造企业是很大的浪费，且焊接量的增大同样会带来更大的焊接变形风险及焊接质量风险。
　　因此对各种厚度钢板做一次详细的实验对比分析，给出明确的最优坡口形式，供大家参考。
　　二、选择坡口的原则
　　为获得高质量小熔敷量的焊接接头，坡口设计应注意以下问题：
　　（1）尽可能减少填充金属量;
　　（2）坡口形状容易加工;
　　（3）便于焊工摆动操作和焊后清渣;
　　（4）焊后应力和变形尽可能小。
　　三、实验分析
　　（一）最小坡口角度模拟实验
　　中厚钢板的对接常规采用气保焊、埋弧焊焊接，常规气保焊枪护套口直径约为18mm、焊丝伸出干长约为12～15mm。
　　采用CAD制图软件，模拟焊枪在坡口内焊接位置及摆动大小，如图2所示。
　　由模拟图可以发现若单侧钢板厚度大于15mm时，坡口角度必须大于59.5゜。
　　依据厂内经验，通常采用气保焊打底焊接后采用单丝埋弧焊填充、盖面，埋弧焊枪嘴直径小于气保焊护套，因此埋弧焊坡口角度依照气保焊坡口角度即可。
　　（二）大小坡口高度分析
　　同样角度的坡口，非对称坡口的两边差值对焊接变形及熔敷金属量也有很大影响，以50mm厚钢板对接坡口焊接为例，数据分析如下表：
　　经过一系列计算发现坡口深度差值越大熔敷金属重量就越大，如下图曲线所示：
　　综合考虑焊接熔覆金属量及焊接后清根对对接钢板变形的影响，个人推荐坡口深度差值为H1等于6mm时，既能控制焊接变形，熔敷金属量也较小。
　　（三）坡口形式分析
　　对接坡口常规分为I型，V型，对称X型，非对称X型，U型等。对于中厚钢板当采用埋弧焊方法时， V型、X型相对更易于切割坡口，坡口制造难度小。而X型坡口中我们又开发一种加垫条式的X型坡口（AWS D1.1标准允许坡口内采用垫条），清根时去除垫条。
　　我们通过截面积法计算了3种方法在各板厚每米焊缝的熔敷金属量。计算结果如下表所示：
　　由以上计算结果分析可发现，对于中厚焊接，V型坡口需要的熔敷金属量较多，而X型普通坡口和X型垫条式坡口在厚度小于等于55mm时，X型普通坡口型式熔敷金属量较少;但大于55mm的钢板则X型垫条式坡口熔敷金属量更少。
　　綜上所述，中厚钢板对接焊缝最优坡口参数如下：
　　四、结论
　　经过以上各种分析及实验，对于小于30mm钢板，推荐采用V型坡口，推荐坡口尺寸如图a。大于等于30mm厚度钢板且小于55mm厚钢板，推荐普通X型坡口，推荐坡口尺寸如图b。大于等于55mm厚钢板，推荐垫条式X型坡口，推荐坡口尺寸如图c。
　　参考文献：
　　[1] [焊接手册] 机械工业出版社 第三版
　　[2] [钢结构焊接规法] 美国国家标准 AWS D1.1 2010
　　[3][气焊、手工电弧焊、气体保护焊焊缝坡口形式和尺寸]  中华人民共和国国家标准GB/T 985-1988
　　作者简介：
　　王娟（1986-09-），女，汉族，河北省石家庄人，研究生，工程师，研究方向：焊接。
　　李晨（1981-02-），男，汉族，湖北荆州人，本科，工程师，研究方向：焊接。